MD
M. Davies
Author with expertise in Lipid Rafts and Membrane Dynamics
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(100% Open Access)
Cited by:
0
h-index:
33
/
i10-index:
63
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
20

Lipid membranes from naked mole-rat brain lipids are cholesterol-rich, highly phase-separated, and sensitive to amyloid-induced damage

Daniel Frankel et al.Jun 5, 2020
Naked mole-rats are extraordinarily long-lived rodents that do not develop age-related neurodegenerative diseases. Remarkably, they do not accumulate amyloid plaques, even though their brains contain high concentrations of amyloid beta peptide, even from a young age Therefore, these animals offer an opportunity to investigate mechanisms of resistance against the neurotoxicity of amyloid beta aggregation. Working in this direction, here we examine the composition, phase behaviour, and amyloid beta interactions of naked mole-rat brain lipids. Relative to mouse, naked mole-rat brain lipids are rich in cholesterol and contain sphingomyelin in lower amounts and of shorter chain lengths. Proteins associated with metabolism of ceramides, sphingomyelin and ceramide receptor activity were also found to be decreased in naked mole-rat brain lysates. Correspondingly, we find that naked mole-rat brain lipid membranes exhibit a high degree of phase separation, with the liquid ordered phase occupying up to 80% of the supported lipid bilayer. These observations are consistent with the membrane pacemaker hypothesis of ageing, according to which long-living species have lipid membranes particularly resistant to oxidative damage. However, we found that exposure to amyloid beta disrupts the naked mole-rat brain lipid membranes while those formed from mouse brain lipids exhibit small, well-defined footprints, whereby the amyloid beta penetrates deeply into the lipid membranes. These results suggest that in naked mole-rats the lipid composition of cell membranes may offer neuroprotection through resistance to oxidative processes rather than through mechanical effects.
1

The structure of the enigmatic ripple phase in saturated bilayers resolved: Machine learning reveals four lipid populations

Matthew Davies et al.Nov 25, 2021
Abstract A new mixed radial-angular, three-particle correlation function method in combination with unsupervised machine learning (ML) was applied to examine the emergence of the ripple phase in dipalmitoyphosphatidylcholine (DPPC) lipid bilayers using data from atomistic molecular dynamics (MD) simulations of system sizes ranging from 128 to 4,096 lipids. Based on the acyl tail conformations, the analysis revealed the presence of four distinct conformational populations of lipids in the ripple phases of the DPPC lipid bilayers. The expected gel- (ordered; L o ) and fluid-like (disordered; L d ) lipids are found along with their splayed tail equivalents ( L o,s and L d,s ). These lipids differ based on their gauche distribution and tail packing. The disordered ( L d ) and disordered splayed ( L d,s ) lipids spatially cluster in the ripple in the groove side, that is, in an asymmetric manner across the bilayer leaflets. The ripple phase does not contain large numbers of L d lipids, instead they only exist on the interface of the groove side of the undulation. The bulk of the groove side is a complex coexistence of L o , L o,s and L d,s lipids. The convex side of the undulation contains predominantly L o lipids. Thus, the structure of the ripple phase is neither a simple coexistence of ordered and disordered lipids nor a coexistence of ordered interdigitating gel-like ( L o ) and ordered splayed ( L o,s ) lipids, but instead a coexistence of an ordered phase and a complex mixed phase. Principal component analysis (PCA) further confirmed the existence of the four lipid groups.